水文水井鉆進(jìn)技術(shù)WaterWell水文水井鉆進(jìn)技術(shù)1主要內(nèi)容水文水井的類型、鉆孔結(jié)構(gòu)及施工設(shè)計(jì)鉆孔施工設(shè)計(jì)水文水井鉆探特點(diǎn)及方法水井鉆機(jī)主要內(nèi)容水文水井的類型、鉆孔結(jié)構(gòu)及施工設(shè)計(jì)2思考水文水井的鉆孔結(jié)構(gòu)水文水井的鉆進(jìn)特點(diǎn)及方法思考水文水井的鉆孔結(jié)構(gòu)3參考文獻(xiàn)李世忠，《鉆探工藝學(xué)》下冊(cè)，地質(zhì)出版社。國(guó)土資源部組織編寫，《水文水井鉆探工程》，地質(zhì)出版社。美國(guó)英格索蘭公司，《水井鉆探手冊(cè)》，地質(zhì)礦產(chǎn)部地質(zhì)環(huán)境管理司。中華人民共和國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《水文地質(zhì)鉆探規(guī)程》，中華人民共和國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)部。http://www.lifewater.ca/ndexdril.htm參考文獻(xiàn)李世忠，《鉆探工藝學(xué)》下冊(cè)，地質(zhì)出版社。4水文-水井水文地質(zhì)普查水文地質(zhì)初步勘探與詳細(xì)勘探水井（礦泉水，低溫地?zé)峋┧?水井水文地質(zhì)普查51.水文水井類型、鉆孔結(jié)構(gòu)及施工設(shè)計(jì)1.1鉆孔類型水文地質(zhì)普查孔：水文地質(zhì)勘探孔：探采結(jié)合孔：觀測(cè)孔：水井：1.水文水井類型、鉆孔結(jié)構(gòu)及施工設(shè)計(jì)1.1鉆孔類型61.2鉆孔（井）結(jié)構(gòu)孔徑、孔段、孔深；井管：包括井壁管、過濾管、沉淀管的直徑、孔段和深度；填礫、止水與固井位置及深度。

1.2鉆孔（井）結(jié)構(gòu)71.3確定水文水井鉆孔結(jié)構(gòu)因素依據(jù)：鉆孔類型、水文地質(zhì)條件、終孔直徑及深度、鉆進(jìn)工藝方法、抽水方法及鉆探設(shè)備等。1.3.1鉆井深度：勘探和開發(fā)地下水目的層。多層含水層的鉆孔深度為最下層含水層的深度；分層取水：鉆穿最下一個(gè)含水層、下抽水管、臨時(shí)止水、洗孔、抽水試驗(yàn)、拔抽水管、回填；重復(fù)。生產(chǎn)井，長(zhǎng)期觀測(cè)孔:在底板繼續(xù)鉆3-5m終孔（沉淀管）。1.3確定水文水井鉆孔結(jié)構(gòu)因素依據(jù)：鉆孔類型、水文地質(zhì)條81.3.2鉆孔直徑：開孔直徑、中間變徑、終孔直徑。巖芯直徑的要求：我國(guó)規(guī)定不小于110mm；濾水管的直徑：涌水量確定濾水管直徑；抽水泵泵體外徑的尺寸：深井泵；中間變徑及其次數(shù)：地層情況；開孔直徑：終孔直徑及變徑。1.3.2鉆孔直徑：開孔直徑、中間變徑、終孔直徑。9水文地質(zhì)普查鉆孔結(jié)構(gòu)：終孔直徑為：110mm滿足取芯要求水文地質(zhì)普查鉆孔結(jié)構(gòu)：10水文地質(zhì)勘探孔：抽水試驗(yàn)濾水管直徑≥108mm孔徑比濾水管直徑大150～200mm，以便填粒。水文地質(zhì)勘探孔：抽水試驗(yàn)11探采結(jié)合鉆孔結(jié)構(gòu)圖濾水管直徑≥146mm安裝深井泵的井管直徑比深井泵的公稱直徑大一級(jí)探采結(jié)合鉆孔結(jié)構(gòu)圖12水文地質(zhì)長(zhǎng)期觀測(cè)孔鉆孔結(jié)構(gòu)圖長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)成井質(zhì)量比較重要水文地質(zhì)長(zhǎng)期觀測(cè)孔鉆孔結(jié)構(gòu)圖13淺供水水井的井身結(jié)構(gòu)：井深：<60米，農(nóng)田灌溉井井徑：一般>400mm井管：采用鑄鐵管、混凝土管等，多為一徑到底供水水井的井身結(jié)構(gòu)淺供水水井的井身結(jié)構(gòu)：供水水井的井身結(jié)構(gòu)14中深供水水井的井身結(jié)構(gòu)100m<井深<300m；井管多為鋼管、塑料管和鑄鐵管，或?yàn)槭匏喙?；井管?nèi)經(jīng)200-300mm。中深供水水井的井身結(jié)構(gòu)15深供水井身井結(jié)構(gòu)圖：井徑>300mm；管外要求密封嚴(yán)格。深供水井身井結(jié)構(gòu)圖：16基巖水井井身結(jié)構(gòu)圖(必須封隔地表水和第四紀(jì)含水層)基巖水井井身結(jié)構(gòu)圖17根據(jù)項(xiàng)目的水文地質(zhì)設(shè)計(jì)書或項(xiàng)目委托計(jì)劃任務(wù)書或合同的要求，在現(xiàn)場(chǎng)踏勘的基礎(chǔ)上，按照現(xiàn)有的生產(chǎn)定額、材料消耗定額、人員和設(shè)備配備與費(fèi)用定額等資料為依據(jù)進(jìn)行編制，根據(jù)需要與可能，選用設(shè)備和選擇最優(yōu)施工方法與工藝，以確保工程質(zhì)量和獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。2.鉆孔施工設(shè)計(jì)根據(jù)項(xiàng)目的水文地質(zhì)設(shè)計(jì)書或項(xiàng)目182.1設(shè)計(jì)依據(jù)工區(qū)的地理位置、交通條件、地形地貌、氣候和生活條件；地質(zhì)條件：地層劃分和巖石可鉆性級(jí)別、地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)條件，著重說(shuō)明影響鉆探施工的主要地質(zhì)因素；施工目的與要求：包括鉆孔布置與工作量、工程質(zhì)量指標(biāo)、水文地質(zhì)試驗(yàn)與觀測(cè)要求等。2.1設(shè)計(jì)依據(jù)192.2施工設(shè)計(jì)主要內(nèi)容鉆探技術(shù)設(shè)計(jì)：鉆孔結(jié)構(gòu)（圖）、鉆井液、成井工藝、質(zhì)量保證、安全措施；供水、供電設(shè)計(jì)；施工期限與費(fèi)用預(yù)算：施工進(jìn)度，設(shè)備選擇，施工組織，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)測(cè)算，編制項(xiàng)目預(yù)算；編制與審批：?jiǎn)慰资┕ぴO(shè)計(jì):地層理想柱狀圖，巖性及可鉆性等級(jí)、鉆孔結(jié)構(gòu)、鉆進(jìn)工藝、成井工藝、工程質(zhì)量指標(biāo)及安全生產(chǎn)措施等。2.2施工設(shè)計(jì)主要內(nèi)容203.水文水井鉆探特點(diǎn)及方法3.1水文水井鉆探特點(diǎn)地層復(fù)雜：卵礫層、砂層、粘土層或基巖裂隙層，易發(fā)生坍塌、漏失和取芯困難;鉆孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜：分層取水文地質(zhì)資料；井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜;鉆進(jìn)方法多：反循環(huán)、空氣鉆進(jìn)、潛孔錘鉆進(jìn)、振動(dòng)鉆進(jìn);設(shè)備型式多.3.水文水井鉆探特點(diǎn)及方法3.1水文水井鉆探特點(diǎn)21按鉆進(jìn)地層不同可分為：第四系地層鉆進(jìn)；基巖地層鉆進(jìn)；按鉆進(jìn)工藝程序不同可分為：小口徑（常規(guī)口徑）鉆進(jìn)取心、大口徑擴(kuò)孔成孔；大口徑一次鉆進(jìn)成孔；按碎巖原理不同可分為：回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；沖擊鉆進(jìn)；沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；按切削具不同可分為：合金鉆進(jìn)；鋼粒鉆進(jìn)；牙輪鉆進(jìn)；按碎巖形式不同可分為：環(huán)面破碎取芯鉆進(jìn)；全面破碎不取芯鉆進(jìn)；按沖洗液循環(huán)的方向不同分為：正循環(huán)鉆進(jìn)；反循環(huán)鉆進(jìn)；部分反循環(huán)鉆進(jìn)。3.2鉆進(jìn)方法的選擇按鉆進(jìn)地層不同可分為：第四系地層鉆進(jìn)；基巖地層鉆進(jìn)；3.222基巖地層：采用一次鉆進(jìn)成井工藝；第四紀(jì)地層，要求全部取心的鉆孔:可采用常規(guī)口徑(鉆孔直徑φ≤174mm)鉆進(jìn)取心，大口徑(φ>174mm)擴(kuò)孔成井工藝；只要求定深取樣的鉆孔：可采用不取心鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)，定深取樣，一次鉆進(jìn)成井；不要求取心鉆孔：采用不取心鉆進(jìn)工藝施工，一次鉆進(jìn)成井?；鶐r地層：采用一次鉆進(jìn)成井工藝；23鉆進(jìn)方法與工藝選擇應(yīng)根據(jù)巖石的機(jī)械物理性質(zhì)、可鉆性、以及孔徑、深度和施工條件，分別選擇相適應(yīng)的鉆進(jìn)方法。

參考下表進(jìn)行：鉆進(jìn)方法與工藝選擇應(yīng)根據(jù)巖石的機(jī)械物理性質(zhì)、可24表3-1鉆進(jìn)方法選擇選用方法名稱適用范圍優(yōu)點(diǎn)可鉆性（級(jí)）巖性及其他條件牙輪鉆進(jìn)1-10第四紀(jì)松軟地層及完整、破碎、致密、研磨性巖石及卵礫石層均適用，常用于不取心鉆進(jìn)適用范圍廣、效率高，尤其在卵礫石及破碎地層鉆進(jìn)較其它回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)效果更好。硬質(zhì)合金鉆進(jìn)常規(guī)口徑1-6第四紀(jì)松軟地層及較致密、完整基巖鉆進(jìn)，不適用于卵礫石層及破碎地層鉆頭加工容易，成本較低大口徑1-4表3-1鉆進(jìn)方法選擇選用方法適用范圍25鋼粒鉆進(jìn)常規(guī)口徑7-10適用于基巖、漂礫、卵礫石層，尤其適用于大口徑取心鉆進(jìn)。大裂隙、大漏失地層不宜使用鉆頭加工容易，成本低，在漂礫卵石層用大巖心管取心有良好效果大口徑5-9合金鋼?；旌香@進(jìn)4-8適用于漂礫、卵礫石層及軟硬交錯(cuò)地層鉆進(jìn)鉆進(jìn)中具有合金和鉆粒兩種方法的特點(diǎn)射流反循環(huán)鉆進(jìn)適用于第四紀(jì)松軟地層鉆進(jìn)，孔深超過50m，效果明顯下降，可與氣舉反循環(huán)配合在淺孔段中使用鉆進(jìn)簡(jiǎn)單，洗孔徹底，鉆進(jìn)安全效率高續(xù)表3-1常規(guī)口徑7-10適用于基巖、漂礫、卵礫石層，尤26泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)第四紀(jì)地層淺孔≤100m、大口徑鉆進(jìn)，需保證充足的施工用水，水位淺于3m時(shí)，不易護(hù)孔，礫徑超過鉆桿內(nèi)徑的卵石層不宜使用此種方法。沖洗液上返速度快，洗孔效率高，鉆進(jìn)安全，成本低，成井后易于洗井，出水量大氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)第四紀(jì)砂土、砂礫層及硬度不大的基巖大口徑鉆進(jìn)，孔深不大于10m開始使用，超過50m才能發(fā)揮高效。需保證充足的施工用水，水位淺于3m，不易護(hù)壁；粘土層不宜使用。沖洗液上返速度快，洗孔效率高，鉆進(jìn)安全，成本低，成井后洗井容易，出水量大氣動(dòng)潛孔錘正循環(huán)鉆進(jìn)5-12堅(jiān)硬基巖及第四紀(jì)膠結(jié)、半膠結(jié)地層和卵、礫石層鉆進(jìn)，孔徑≤310mm，常用于不取心鉆進(jìn)，尤其用于缺水或供水困難地區(qū)鉆進(jìn)。具有沖擊和回轉(zhuǎn)雙重破巖作用，孔底受壓小、鉆效高，成本低，不污染含水層。成井后洗井容易，出水量大續(xù)表3-1第四紀(jì)地層淺孔≤100m、大口徑鉆進(jìn)，需保證充足的施工用水，27氣動(dòng)潛孔錘反循環(huán)鉆進(jìn)堅(jiān)硬基巖及第四紀(jì)膠結(jié)、半膠結(jié)地層和卵、礫石層鉆進(jìn)，孔徑不大于250mm，常用于不取心鉆進(jìn)。尤其用于缺水或供水困難地區(qū)鉆進(jìn)。具有正循環(huán)氣動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)全部?jī)?yōu)點(diǎn)；在不穩(wěn)定地層中鉆進(jìn)效果優(yōu)于正循環(huán)鉆進(jìn)液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)5-11適用于堅(jiān)硬地層鉆進(jìn)，目前只在常規(guī)口徑鉆孔中使用，正在大口徑中試驗(yàn)應(yīng)用。具有沖擊和回轉(zhuǎn)雙重破巖作用，可以使用泥漿作沖洗液護(hù)孔，不受水位限制，能在深孔中鉆進(jìn)。鋼繩沖擊鉆進(jìn)1-5適用于第四紀(jì)砂土、漂礫、卵礫石層及風(fēng)化破碎基巖、大口徑、淺孔、中深孔鉆進(jìn)，鉆孔深度不超200m。設(shè)備、鉆具簡(jiǎn)單，成本低，在砂土、卵礫石層淺孔鉆進(jìn)具有良好效果。續(xù)表3-1堅(jiān)硬基巖及第四紀(jì)膠結(jié)、半膠結(jié)地層和卵、礫石層鉆進(jìn)，孔徑不大于28滿眼鉆進(jìn)適用于大口徑深孔鉆進(jìn)，粗徑鉆具必須安裝扶正器，鉆壓應(yīng)選用大于兩次彎曲臨界值或小于一次彎曲臨界值鉆進(jìn)中能使鉆具保持穩(wěn)定，能有效防止孔斜，鉆進(jìn)效率低輻射井鉆進(jìn)適于第四紀(jì)淺部含水層，大口徑豎井中鉆進(jìn)能沿含水層走向，按集水井四周不同方位、水平方向安設(shè)多組過濾管，擴(kuò)大單井取水范圍，提高單井供水能力同步跟管鉆進(jìn)適于漂礫、流沙層、卵礫層、沖擊層等非穩(wěn)定性覆蓋層鉆進(jìn)，必須配專用設(shè)備和工具。在極不穩(wěn)定的地層中鉆進(jìn)，能有效地防止塌孔，保證安全鉆進(jìn)續(xù)表3-1適用于大口徑深孔鉆進(jìn)，粗徑鉆具必須安裝扶正器，鉆壓應(yīng)選用大于29表3-2第四系地層中鉆進(jìn)工藝表3-2第四系地層中鉆進(jìn)工藝30表3-3基巖地層鉆進(jìn)工藝表3-3基巖地層鉆進(jìn)工藝313.3大口徑回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)目前在水文地質(zhì)鉆探中，鉆孔直徑小于170mm為常規(guī)口徑（小口徑）；鉆孔直徑大于225mm為大口徑，常規(guī)口徑一般多用于水文地質(zhì)孔、水文地質(zhì)觀測(cè)孔及水量小的水文地質(zhì)勘探孔，大口徑多用于水量大的水文勘探和探采結(jié)合孔;根據(jù)鉆進(jìn)地層不同可分為：第四系地層大口徑回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)和基巖地層大口徑回轉(zhuǎn)鉆進(jìn);第四系地層回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)可分為：小徑取新鉆進(jìn)大徑擴(kuò)孔成井和大口徑一次鉆進(jìn)成井。3.3大口徑回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)目前在水文地質(zhì)鉆探中，鉆孔直徑小于17323.3.1擴(kuò)孔鉆進(jìn)擴(kuò)孔鉆頭：第四系粘土、砂類地層，常用的擴(kuò)孔鉆頭多為翼片式，其主要有以下幾種類型：

3.3.1擴(kuò)孔鉆進(jìn)擴(kuò)孔鉆頭：第四系33六旋螺翼肋骨擴(kuò)孔鉆頭1-鉆頭體；2-護(hù)板；3-肋骨；4-硬質(zhì)合金；5-螺旋肋骨鉆頭六翼螺旋肋骨擴(kuò)孔鉆頭用直徑127-168mm厚壁管作鉆頭體，在鉆頭體周圍順鉆頭回轉(zhuǎn)方向，焊有六片呈螺旋形的翼片，在翼片之間焊有補(bǔ)強(qiáng)鋼板。該鉆頭在鉆進(jìn)中，沖洗液在孔內(nèi)能產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋渦，并對(duì)地層產(chǎn)生沖擊和排擠作用。適用于粘土夾礫石和粘砂等地層。六旋螺翼肋骨擴(kuò)孔鉆頭六翼螺旋肋骨擴(kuò)孔鉆頭用直徑127-16834玉米式擴(kuò)孔鉆頭玉米式擴(kuò)孔鉆頭鉆頭體用直徑127-168mm厚壁管制成，在鉆頭體周圍焊有6個(gè)翼片，翼片間焊有補(bǔ)強(qiáng)鋼板.該鉆頭為錐形，鉆進(jìn)時(shí)阻力較小，對(duì)粘土夾卵、礫石地層具有強(qiáng)烈的沖擊和擠壓作用.玉米式擴(kuò)孔鉆頭玉米式擴(kuò)孔鉆頭鉆頭體用直徑127-168mm35四翼階梯肋骨鉆頭1-鉆頭體；2-階梯肋骨；3-切削肋骨;4-硬質(zhì)合金；5-螺旋肋骨鉆頭四翼階梯肋骨式鉆頭鉆頭體同上，在鉆頭體上焊一圓筒，在圓筒外側(cè)對(duì)稱地焊有四片階梯形肋骨。該鉆頭呈階梯形，增加了自由面，擴(kuò)孔阻力小，鉆具穩(wěn)定性好，故在粘土、粘砂夾礫石地層中鉆進(jìn)，效率顯著。四翼階梯肋骨鉆頭四翼階梯肋骨式鉆頭鉆頭體同上，在鉆頭體上焊一36分節(jié)翼片式擴(kuò)孔鉆頭1-Φ89mm鉆桿；2-導(dǎo)正圈；3-翼片用直徑89mm的鉆桿做鉆頭體，在鉆頭體上部焊有導(dǎo)正圈，導(dǎo)正圈下面三個(gè)翼片為一節(jié)，共分3-4節(jié)共9-12個(gè)翼片，每節(jié)三翼片互成120°夾角焊在鉆頭體上，相鄰兩節(jié)翼片互成60°角交錯(cuò)，翼片中心線與鉆頭體中心線夾角為65-70°各節(jié)翼片間距視地層而定。該鉆頭翼片分成若干小節(jié)，之間有一定的角度和空隙，增大了破碎范圍，并具有分級(jí)克取破碎的作用，擴(kuò)孔阻力也較小。粘土、砂或粘砂地層。分節(jié)翼片式擴(kuò)孔鉆頭用直徑89mm的鉆桿做鉆頭體，在鉆頭體上37組焊式牙輪擴(kuò)孔鉆頭1-上下接頭與刀盤；2-水眼；3-組裝刀具；4-導(dǎo)向接頭擴(kuò)孔牙輪鉆頭是新近發(fā)展的一種新型擴(kuò)孔鉆頭，適應(yīng)于第四系礫卵、漂石地層擴(kuò)孔鉆進(jìn)，它具有回轉(zhuǎn)阻力小、孔壁圓滑、擴(kuò)孔效率高等優(yōu)點(diǎn)。上海第一石油機(jī)械廠已批量生產(chǎn)直徑300-1000mm的組裝焊接式牙輪擴(kuò)孔鉆頭。組焊式牙輪擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)孔牙輪鉆頭是新近發(fā)展的一種新型擴(kuò)孔鉆頭，38擴(kuò)孔鉆具：擴(kuò)孔鉆具要有足夠的連接強(qiáng)度：一般用厚壁管做鉆具，連接方式有螺紋連接、電焊及法蘭盤連接。擴(kuò)孔鉆具必須連接導(dǎo)向裝置：在擴(kuò)孔鉆頭翼片上及離鉆頭5-6m左右位置的巖心管或鉆桿上，各焊一個(gè)小于鉆頭直徑4-10mm的導(dǎo)正圈，導(dǎo)正圈外周焊有硬質(zhì)合金，以修刮孔壁。擴(kuò)孔鉆具下部必須帶有小徑導(dǎo)向：在擴(kuò)孔鉆頭底部接焊比原小徑孔徑小一級(jí)的鉆具，長(zhǎng)度300-500mm。擴(kuò)孔鉆具：39擴(kuò)孔鉆具結(jié)構(gòu)示意圖(a)大口徑管電焊連接；(b)鉆桿螺紋連接；?法蘭盤連接1-小徑鉆具；2-變徑接手；3-Φ89mm鉆桿；4-導(dǎo)正圈；5-導(dǎo)向；6-法蘭盤；7-翼片；8導(dǎo)向鉆頭。擴(kuò)孔鉆具結(jié)構(gòu)示意圖403.3.2一次鉆進(jìn)成井大口徑不取心全面鉆進(jìn)；大口徑取心鉆進(jìn)；大口徑不取心全面鉆進(jìn)常用的鉆頭有刮刀鉆頭和牙輪鉆頭。3.3.2一次鉆進(jìn)成井大口徑不取心全面鉆進(jìn)；41刮刀鉆頭（a）兩翼；（b）三翼；（c）四翼粘土、粘砂類地層鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)：低壓、慢轉(zhuǎn)、大泵量鉆進(jìn)時(shí)要控制時(shí)效刮刀鉆頭刮刀鉆頭粘土、粘砂類地層刮刀鉆頭42翼片幾何形狀α-切削角；β-刃尖角；Φ-刃前角刃尖角β：一般軟地層刃尖角為20°，較硬地層為40°翼片幾何形狀43牙輪鉆頭牙輪鉆頭鉆進(jìn)適應(yīng)范圍較廣，從軟地層到硬地層均可使用，特別是在第四系卵、礫石、漂石地層鉆進(jìn)，效果更為顯著，隨著水文地質(zhì)鉆探設(shè)備的更新，鉆壓、泵量的提高，牙輪鉆頭鉆進(jìn)將會(huì)取得更大效果。牙輪鉆頭具有回轉(zhuǎn)阻力小，適應(yīng)性強(qiáng)、鉆速高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。目前水文地質(zhì)鉆探采用的牙輪鉆頭，均為石油鉆并系列，使用最多的是三牙輪鉆頭。牙輪鉆頭牙輪鉆頭鉆進(jìn)適應(yīng)范圍較廣，從軟地層到44W系列鉆頭為非密封滾動(dòng)軸承鉆頭江鉆股份有限公司W(wǎng)系列鉆頭為非密封滾動(dòng)軸承鉆頭453.3.3.大口徑取心鉆進(jìn)第四系地層大部分是由堆積物組成，其結(jié)構(gòu)松散、穩(wěn)定性差、特別是在卵、礫、漂石地層，由于卵石、漂石具有一定硬度，卵、礫漂石之間又無(wú)膠結(jié)，往往給鉆進(jìn)帶來(lái)很大困難，是第四系地層中鉆進(jìn)難度最大的地層，同時(shí)也是水文地質(zhì)鉆探經(jīng)常遇到的地層。在該地層中鉆進(jìn)一般盡量不采用擴(kuò)孔法成孔，因?yàn)閿U(kuò)孔次數(shù)愈多，愈不利于孔壁的穩(wěn)定，往往擴(kuò)孔比鉆進(jìn)更為困難，故一般多采用大口徑取心一次鉆進(jìn)成孔，其主要是依靠鉆頭和巖心管的破碎和套擠作用獲得進(jìn)尺，大口徑鉆具可增加套入大直徑卵、漂石的機(jī)會(huì)，減少對(duì)大塊卵、漂石的研磨破碎次數(shù)，從而提高鉆進(jìn)效率。3.3.3.大口徑取心鉆進(jìn)第四系地層大部分是由堆積物組成，46鉆進(jìn)卵、礫、漂石層時(shí)，破碎和套擠過程主要作用有：卵礫石塊的滑移運(yùn)動(dòng)卵石塊的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)鉆進(jìn)卵、礫、漂石層時(shí)，破碎和套擠過程主要作用有：473.3.4.基巖地層大口徑回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)基巖地層一般結(jié)構(gòu)致密，具有一定的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。為提高鉆進(jìn)效率，一般多采用大口徑一次取心鉆進(jìn)成井，大口徑取心鉆進(jìn)對(duì)巖石進(jìn)行環(huán)狀破碎，減少了巖石破碎量、從而減輕了鉆機(jī)負(fù)荷和回轉(zhuǎn)扭矩。3.3.4.基巖地層大口徑回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)基巖地層一般結(jié)構(gòu)致密，具483.3.5鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)是借助鉆頭的重量，在一定高度內(nèi)周期地沖擊孔底，破碎巖石。每次沖擊之后，鉆頭在鋼絲繩帶動(dòng)下回轉(zhuǎn)一定角度，以使鉆孔呈規(guī)則的圓形斷面。被沖擊破碎的巖粉，用抽筒撈取從而獲得進(jìn)尺。在水文水井中的應(yīng)用：a)大直徑的供水井，如農(nóng)田灌溉井，排水孔。通常維修條件較差的地方;b)露天礦山爆破孔、水文地質(zhì)勘察鉆孔，樁基孔等。3.3.5鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)是借助鉆頭的重量，在49沖擊鉆進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)沖擊鉆進(jìn)以沖擊動(dòng)載荷破碎巖石，用沖擊方法破碎巖石所消耗的功要小的多。在有裂隙和堅(jiān)硬破碎地層及大卵礫石層中鉆進(jìn)，其優(yōu)越性更為顯著。沖擊鉆進(jìn)，鉆頭與巖石接觸的時(shí)間短，大部分時(shí)間鉆頭是在孔內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，因此，鉆頭磨損較慢。鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)，孔內(nèi)不需要循環(huán)沖洗液，適于缺水地區(qū)鉆進(jìn)。鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)，不用鉆桿，省去一些附屬設(shè)備，縮短了輔助時(shí)間、減少了事故，降低了成本。搬遷方便、操作簡(jiǎn)單。沖擊鉆進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)沖擊鉆進(jìn)以沖擊動(dòng)載荷破碎巖石，用沖擊方法破碎巖50沖擊鉆進(jìn)的缺點(diǎn)有效破碎巖石時(shí)間少，在沖擊鉆進(jìn)中鉆頭在孔內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生定期停歇時(shí)間，因此降低了鉆進(jìn)效率。鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)利用鉆具自由下落進(jìn)行鉆進(jìn)，因此只能鉆進(jìn)垂直鉆孔。沖擊鉆進(jìn)不能取得完整巖芯，只能采取巖粉。沖擊鉆進(jìn)的缺點(diǎn)有效破碎巖石時(shí)間少，在沖擊鉆進(jìn)中鉆頭在孔內(nèi)上下51鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)鉆頭鉆具1-鋼絲繩接頭；2-沖擊鉆桿；3-沖擊鉆頭鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)鉆頭A-帶副刃十字形沖擊鉆頭；B-馬蹄形鉆頭AB鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)鉆頭鉆具鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)鉆頭52反循環(huán)鉆進(jìn)方法基本原理圖1-水龍頭；2-出水膠管；3-泵或噴嘴；4-排渣；5-巖屑與砂；6-鉆桿；7-鉆頭；8-主動(dòng)鉆桿；9-轉(zhuǎn)盤3.3.6反循環(huán)鉆進(jìn)沖洗介質(zhì)循環(huán)方式與正循環(huán)相反：供水池環(huán)空井底鉆桿中空供水池反循環(huán)鉆進(jìn)方法基本原理圖3.3.6反循環(huán)鉆進(jìn)53正循環(huán)鉆進(jìn)正循環(huán)鉆進(jìn)54.反循環(huán)鉆進(jìn)的特點(diǎn)鉆進(jìn)中沖洗液上升速度很高；孔內(nèi)經(jīng)常保持較高的水位，較高的靜水壓力與地層壓力平衡，保持井壁穩(wěn)定。反循環(huán)鉆進(jìn)，巖心和鉆下的巖粉，由鉆桿內(nèi)孔返回地面，一般多采用內(nèi)徑150-200mm的鉆桿，以通過較大的卵礫石。當(dāng)?shù)貙又杏写舐训[石時(shí)，必須采取措施以防循環(huán)回路堵塞，使鉆進(jìn)中斷。反循環(huán)鉆進(jìn)是一種連續(xù)取心的鉆進(jìn)方法，鉆頭使用壽命長(zhǎng)，起下鉆次數(shù)少，與正循環(huán)鉆進(jìn)相比，減少了輔助時(shí)間，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。.反循環(huán)鉆進(jìn)的特點(diǎn)55.反循環(huán)鉆進(jìn)的分類反循環(huán)鉆進(jìn)按照產(chǎn)生沖洗液上升流動(dòng)的方式不同，可分為地表噴射反循環(huán)（射流反循環(huán)），泵吸反循環(huán)和氣舉反循環(huán)三種方式。地表噴射反循環(huán)鉆進(jìn)效率，在淺孔段效率較高，氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)效率在50m以后較高。在選擇反循環(huán)鉆進(jìn)方式時(shí)，應(yīng)根據(jù)孔深、水位等情況進(jìn)行合理的選擇，為了提高鉆進(jìn)效率，有時(shí)也采用兩種方式相結(jié)合的復(fù)合式反循環(huán)鉆進(jìn)。.反循環(huán)鉆進(jìn)的分類56三種反循環(huán)鉆進(jìn)效率曲線圖1-氣舉反循環(huán)；2-泵吸反循環(huán)；3-射流反循環(huán)三種反循環(huán)鉆進(jìn)效率曲線圖57地表噴射反循環(huán)1-水龍頭；2-鉆機(jī)；3-孔口管；4-鉆桿；5-鉆鋌；6-鉆頭；7-噴射腔；8-離心泵或空壓機(jī)；9-電機(jī)；10-水源池地表噴射反循環(huán)鉆進(jìn)方法鉆進(jìn)原理是利用水泵或壓氣機(jī)所產(chǎn)生的高速液流或氣流，注入噴射腔內(nèi)的噴咀，產(chǎn)生高速射流，使噴咀外圍形成負(fù)壓，其壓值可達(dá)8-9×104Pa。由于壓差作用，使噴咀產(chǎn)生抽吸作用。噴射器通過接頭與特制水龍頭連接，從而抽吸鉆桿內(nèi)的液體，使鉆桿內(nèi)水位提高，最后在噴射腔內(nèi)與高壓噴射流混合后返回地表水源池內(nèi)。地表噴射反循環(huán)鉆進(jìn)，適用于第四系松散地層鉆進(jìn)，一般多與氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)相互配合使用，在淺孔時(shí)用地表噴射反循環(huán)鉆進(jìn)，深孔時(shí)用氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)地表噴射反循環(huán)地表噴射反循環(huán)鉆進(jìn)方法鉆進(jìn)原理是利用水泵或壓氣58泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)1-水龍頭；2-鉆機(jī)；3-井口管；4-鉆桿，5-鉆鋌；6-鉆頭；7-真空泵；8-砂石泵；9-電機(jī)；10-水源地泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)是利用離心泵或軸流泵的抽吸力量，使鉆桿內(nèi)的液體上升的一種管路布置方式。泵的進(jìn)水管與鉆桿的提引水接頭連接，并通過鉆桿深吸入口下到井底，沖洗液經(jīng)鉆頭（亦可看作泵的吸入口）攜帶巖屑經(jīng)鉆桿上升，由水泵出水管排到水源池。<45米，效率最高，一般不超過70米，即：大直徑深度較淺的水井。泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)是利用離心泵或軸流泵的抽吸力量59氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)1-水龍頭；2-空壓機(jī)；3-鉆機(jī)；4-孔口管；5-雙壁鉆桿；6-混合室；7-單壁鉆桿；8-鉆鋌；9-鉆頭；10-水源地氣舉反循環(huán)是利用壓縮空氣與鉆桿內(nèi)的沖洗液混合后，形成低比重的氣水混合物，在壓差作用下以高速向上流動(dòng)，從而把孔底巖心和巖屑連續(xù)不斷地帶出地表。氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)氣舉反循環(huán)是利用壓縮空氣與鉆桿內(nèi)的沖洗液混合后60氣舉反循環(huán)工作原理示意圖氣舉反循環(huán)工作原理示意圖61.反循環(huán)鉆進(jìn)的合理選用井深50-70米：泵吸或射流；井深>70米：氣舉反循環(huán)；泵吸和射流設(shè)備簡(jiǎn)單；泵吸利用率最高６０％；射流１５％；氣舉９％。.反循環(huán)鉆進(jìn)的合理選用623.3.7空氣鉆進(jìn)空氣鉆進(jìn)的實(shí)質(zhì)是以壓縮空氣代替沖洗液，作為鉆進(jìn)中的循環(huán)介質(zhì)來(lái)冷卻鉆頭，吹洗鉆孔把巖屑攜帶出地表的一種高效率、先進(jìn)鉆進(jìn)方法?？諝忏@進(jìn)可以正循環(huán)鉆進(jìn)，也可以反循環(huán)鉆進(jìn)，在鉆探設(shè)備上只需要增加一臺(tái)移動(dòng)式空氣壓縮機(jī)，孔口防塵及除塵等設(shè)備。干氣；霧；泡沫；充氣泥漿。3.3.7空氣鉆進(jìn)空氣鉆進(jìn)的實(shí)質(zhì)63空氣鉆進(jìn)1-空壓機(jī)；2-送風(fēng)管；3-轉(zhuǎn)盤；4-孔口密封裝置；5-孔口管；6-鉆桿；7-粗徑鉆具；8-吸塵管；9-吸塵器；10-排塵管空氣鉆進(jìn)的特點(diǎn)：鉆進(jìn)效率高：泥漿的10倍；節(jié)水；對(duì)水層沒有傷害，有利于出水率；更有利于水資源的發(fā)現(xiàn)；空氣鉆進(jìn)已經(jīng)廣泛用于水文水井鉆進(jìn)中。空氣鉆進(jìn)空氣鉆進(jìn)的特點(diǎn)：643.3.8氣動(dòng)沖擊器（潛孔錘）鉆進(jìn)氣動(dòng)沖擊器鉆進(jìn)是以壓縮空氣做動(dòng)力介質(zhì)，在鉆具上連接一個(gè)專門氣動(dòng)沖擊器，在其下端連接一特制的球齒狀合金鉆頭，在鉆進(jìn)中給鉆具一定的軸向壓力和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過鉆桿將壓縮空氣送入沖擊器，以推動(dòng)沖擊器上下運(yùn)動(dòng)，在活塞下行時(shí)產(chǎn)生沖擊能量，通過球狀合金鉆頭沖擊破碎巖石，鉆具回轉(zhuǎn)是為改變切削具破碎巖石的位置，這是一種中頻沖擊破碎巖石的鉆進(jìn)方法。壓縮空氣同時(shí)兼做吹洗孔底巖屑和冷卻鉆頭的循環(huán)介質(zhì)。潛孔錘鉆進(jìn)特別適用于干旱缺水和水凍土地區(qū)鉆進(jìn)，它具有鉆速高、成本低、事故少等優(yōu)點(diǎn)。3.3.8氣動(dòng)沖擊器（潛孔錘）鉆進(jìn)氣動(dòng)沖擊器鉆進(jìn)是以壓縮65氣動(dòng)沖擊鉆進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)鉆進(jìn)效率高：特別是在堅(jiān)硬巖層利用氣動(dòng)沖擊鉆進(jìn)，比普通回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)效率提高幾倍到幾十倍；7-8級(jí)矽化石灰?guī)r中，機(jī)械鉆速可達(dá)20-30m/h